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Classifications

G—PHYSICS

G01—MEASURING; TESTING

G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR

G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable

G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means

G01D5/244—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing characteristics of pulses or pulse trains; generating pulses or pulse trains

G01D5/245—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing characteristics of pulses or pulse trains; generating pulses or pulse trains using a variable number of pulses in a train

G01D5/2454—Encoders incorporating incremental and absolute signals

G01D5/2455—Encoders incorporating incremental and absolute signals with incremental and absolute tracks on the same encoder

G01D5/2457—Incremental encoders having reference marks

Abstract

Translated from German

Es wird eine Positionsmesseinrichtung, die insbesondere zur Erfassung von Absolutpositionen geeignet ist sowie ein Verfahren zum Betrieb einer derartigen Positionsmesseinrichtung. It is a position measuring device, which is particularly suitable for the detection of absolute positions, and a method for operating a position measuring device.Die Positionsmesseinrichtung umfasst einen Maßstab sowie eine relativ zum Maßstab in einer Messrichtung bewegliche Abtasteinheit. The position measuring device comprises a scale and a relatively movable to the scale in a measuring direction the scanning unit.Auf dem Maßstab ist mindestens eine erste und eine zweite Spur angeordnet, aus deren Abtastung mit Hilfe der Abtasteinheit ein erstes und ein zweites positionsabhängiges Abtastsignal erzeugbar ist. On the scale, at least a first and a second track is arranged, from which scanning by means of the scanning unit, a first and a second position-dependent scanning signal can be generated.Die aus den unterschiedlichen Spuren erzeugten Abtastsignale weisen im Fall einer Nick-Kippung der Abtasteinheit oder des Maßstabes um eine Achse, die parallel zur Maßstabebene orientiert ist, ein unterschiedliches Nick-Verhalten dahingehend auf, dass das erste Abtastsignal dann eine fehlerhafte Position angibt, während das zweite Abtastsignal weiterhin eine korrekte Position angibt. The scan signals generated from the different tracks have in the case of a pitch tilt of the scanning unit or of the scale about an axis which is oriented parallel to the scale plane, a different pitch behavior arises in that the first sampling signal then indicates erroneous position while the second sampling signal further indicating a correct position.Die Abtasteinheit ist derart ausgebildet, dass aus einer der beiden Spuren ein drittes Abtastsignal erzeugbar ist, welches ein unterschiedliches Nick-Verhalten wie das andere Abtastsignal aus dieser Spur aufweist. The scanning unit is configured such that from one of the two tracks, a third sampling signal is generated having a different pitch behavior as the other scanning signal from this track.Aus dem Vergleich des dritten Abtastsignals mit dem Abtastsignal aus der gleichen Spur lässt sich das Vorliegen einer eventuellen Nick-Bewegung detektieren (Figur 4). the existence of a possible pitch movement can be detected (Figure 4) from the comparison of the third scanning signal with the scanning signal from the same track.

Description

Translated from German

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Positionsmesseinrichtung, die insbesondere zur Bestimmung der Absolutposition zweier zueinander beweglicher Objekte geeignet ist. The present invention relates to a position measuring device, which is particularly suitable for determining the absolute position of two objects movable to one another.Des weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betrieb einer Positionsmesseinrichtung. The invention further relates to a method for operating a position measuring device.

Erfindungsgemäß ist nunmehr vorgesehen, neben den ersten und zweiten erzeugten Abtastsignalen aus der ersten und zweiten Spur aus einer der beiden abgetasteten Spuren auf dem Maßstab ein drittes Abtastsignal zu erzeugen, welches ein unterschiedliches Nick-Verhalten aufweist wie das andere aus dieser Spur erzeugte Abtastsignal. According to the invention it is now provided for generating a third sample signal adjacent to the first and second generated scan signals from the first and second tracks of one of the two tracks scanned on the scale, which has a different pitch behavior as the other of these trace generated sample signal.Beispielsweise weist das dritte Abtastsignal ein ähnliches Nick-Verhalten auf wie das Abtastsignal aus der jeweils anderen Spur. For example, the third sampling signal, a similar pitch behavior as the scanning signal from the respective other track.Aus der Überwachung der aus der gleichen Spur gewonnenen Abtastsignale mit unterschiedlichem Nick-Verhalten, etwa in einer der Positionsmesseinrichtung zugeordneten Vergleichereinheit, lässt sich das Nick-Verhalten des Systems überwachen, regeln etc.. From monitoring the scanning signals obtained from the same track with different pitch behavior, allocated approximately in a position measuring device comparator unit can be monitored, the pitch behavior of the system, control etc ..

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel umfasst die erfindungsgemäße Positionsmesseinrichtung auf der Maßstabseite eine als Inkrementalspur ausgebildete erste Spur sowie eine parallel hierzu angeordnete Absolutspur als zweite Spur. In a preferred embodiment, the position-measuring device according to the invention comprises on the scale side designed as an incremental track and a first parallel thereto arranged absolute track as a second track.Auf Seiten der relativ zum Maßstab beweglichen Abtasteinheit sind zwei Inkrementalsignal-Detektoranordnungen sowie eine Absolutpositionssignal-Detektoranordnung vorgesehen. On the side of the movable relative to the scale scanning of two incremental detector assemblies, as well as an absolute position signal detector arrangement are provided.Mit Hilfe der Inkrementalsignal-Detektoranordnungen werden als Abtastsignale erste und zweite Grob-Inkrementalsignale mit der identischen groben Signalperiode erzeugt. Using the incremental signal detector arrangements first and second rough incremental signals with the identical rough signal period are produced as sampling signals.Über die Absolutpositionssignal-Detektoranordnung wird aus der Abtastung der Absolutspur ein Absolutpositionssignal erzeugt. On the absolute position signal detector arrangement, an absolute position signal is generated from scanning the absolute track.Die Erzeugung der beiden Grob-Inkrementalsignale unterscheidet sich dahingehend, dass diese jeweils ein unterschiedliches Nick-Verhalten aufweisen. The generation of the rough incremental signals in that they each have a different pitch behavior differs.Dies bedeutet, dass sich die durch unterschiedliche Abtaststrahlengänge erzeugten Abtastsignale im Fall einer eventuellen Nick-Bewegung, dhz B. einer Verkippung von Abtasteinheit und Maßstab um eine Achse, die in der Maßstaboberfläche senkrecht zur Messrichtung verläuft unterschiedlich verhalten. This means that the scanning signals generated by different scanning beam in case of a possible pitch movement, behave differently ieeg a tilting of scanning and scale about an axis extending in the surface of the scale perpendicular to the measuring direction.So wird hierbei ein Grob-Inkrementalsignal nicht beeinflusst, während etwa das andere Grob-Inkrementalsignal eine Beeinflussung dahingehend erfährt, dass nicht mehr die korrekte Position angegeben wird. So a rough incremental is thereby not affected, while about the other rough incremental undergoes an influence to the effect that not the correct position is specified.

Das erfindungsgemäß erzeugte dritte Abtastsignal in Form eines zweiten Grob-Inkrementalsignales weist im Fall einer Verkippung von Abtasteinheit und Maßstab z. The third scan signal according to the invention produced in the form of second rough incremental signal has a tilting of scanning and scale for the case.B. um eine Achse, die in der Maßstaboberfläche senkrecht zur Messrichtung verläuft, ein ähnliches Verhalten auf wie das zweite Abtastsignal, dh das Absolutpositionssignal. B. about an axis extending in the surface of the scale perpendicular to the measuring direction, a behavior similar to the second scan signal, that is, the absolute position signal.Dies hat zur Folge, dass die Synchronisation dieser beiden Abtastsignale auch in diesem Fall fehlerfrei möglich ist. This has the consequence that the synchronization of these two scanning signals is possible without error in this case.

Als vorteilhaft erweist sich ferner, dass aus dem Vergleich der beiden Abtastsignale mit unterschiedlichem Nick-Verhalten, also z. proves to be advantageous be further appreciated that from the comparison of the two scanning signals with different pitch behavior, that is z.B. der erzeugten Grob-Inkrementalsignale, insbesondere aus der Messung der Phasendifferenz, nunmehr auch ein Maß für die Verkippung zwischen der Abtasteinheit und dem Maßstab um eine Nick-Achse abgeleitet werden kann, die z. B. now a measure of the tilt between the scanning unit and the scale about a pitch axis can also be derived that for the generated rough incremental signals, particularly from the measurement of the phase difference.B. in der Maßstaboberfläche senkrecht zur Messrichtung orientiert ist. B. is oriented in the surface of the scale perpendicular to the measuring direction.Diese Information kann zu verschiedensten weiteren Zwecken ausgewertet werden, wie etwa zur exakten Ausrichtung der Abtasteinheit während der Montage. This information can be analyzed for various other purposes, such as for exact alignment of the scanning unit during installation.

In Bezug auf die Ausbildung der Spuren gibt es eine Reihe von Möglichkeiten. Regarding the training of the tracks, there are a number of ways.So kann die Absolutcodierung in der Absolutspur beispielsweise auch in Form einer oder mehrerer Referenzmarkierungen ausgebildet sein etc.. So the absolute coding can be formed in the absolute track, for example in the form of one or more reference marks etc ..

Weitere Vorteile sowie Einzelheiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles anhand der beiliegenden Figuren. Further advantages and details of the present invention will become apparent from the following description of an embodiment with reference to the accompanying figures.

Darüber hinaus kann grundsätzlich auch vorgesehen werden, die Inkrementalspur derart auszubilden, dass daraus mehr als drei Inkrementalsignale mit verschiedenen Signalperioden gewonnen werden usw.. In addition, can in principle also be provided that the incremental so that it more than three incremental signals are obtained with different signal periods, etc ..

Circuit arrangement for determining tilting error at position measuring device, has arithmetic unit provided, where tilting error signal is produced from two position signals by addition or subtraction operations with arithmetic unit